间伐强度对长白山西坡红松过伐林土壤碳汇的影响

摘要

本研究以长白山地区幼龄红松过伐林为研究对象，调查3种不同强度间伐处理（强度、弱度和对照）5年后林分土壤各层次(0-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm)碳储量、不同形态活性碳含量、凋落物层碳密度、分解速率以及土壤呼吸等指标，分析间伐强度对土壤碳汇的影响，揭示间伐对土壤碳储量的影响机制。研究结果表明:
　　(1)强度间伐处理有增加土壤0-20cm层碳浓度和土壤总碳储量的趋势;间伐，尤其是弱度间伐能够增加土壤微生物量碳、水溶性碳和易氧化碳这三种形态活性有机碳含量，同时弱度间伐处理也能够增加此3种形态土壤活性有机碳的碳素有效率和碳库活度。土壤0-10cm、10-20cm层碳浓度和土壤总碳储量均随间伐强度的增加而增加;在0-10cm土层，强度间伐和弱度间伐处理的土壤碳浓度分别比对照高了62％和52％(p＜0.05);间伐处理林分3种形态土壤活性有机碳的含碳量普遍高于对照。碳素有效率以及土壤碳库活度均以弱度间伐处理最高。
　　(2)间伐不利于地表凋落物的积累以及凋落物层碳存储。凋落物总储量随间伐强度的增加而减少，对照的总储量(7.81 t·hm-2)和弱度间伐处理的总储量(7.05 t·hm-2)均显著高于强度间伐(4.67 t·hm-2)(p＜0.05)，但对照和弱度间伐处理之间差异不显著(p＞O.05);凋落物层碳密度随间伐强度的增加而减少。
　　(3)间伐增加了凋落物的分解速率，弱度间伐更有利于增加凋落物分解和分解过程的碳素释放。强度间伐和弱度间伐处理的凋落物分解系数k分别为0.782、0.715，较对照高，周转期t0.95分别为3.831a、4.190a，均低于对照;碳释放率和碳释放量均以弱度间伐处理最高。
　　(4)强度间伐处理有降低土壤呼吸速率的趋势，各季节（春、夏、秋）土壤呼吸速率均以强度间伐处理最低;土壤5cm处的温度对于反映土壤温度对呼吸速率的影响要好于10cm处;土壤呼吸速率对土壤温度变化的敏感系数Q10值以对照最高。
　　综上所述，间伐通过增加凋落物的分解速率，增加了单位时间内向土壤中输入的碳素量来增加土壤碳输入，同时强度间伐处理又通过降低土壤呼吸速率减少了土壤碳的输出，而使土壤总碳储量表现出增加的趋势。另外，虽然弱度间伐处理同样加速了凋落物的分解并且具有较高的碳素归还量，但其土壤碳储量仍低于强度间伐处理，这说明本研究中，间伐对于土壤呼吸速率的影响在增加土壤碳储量方面占主导地位。

目录

摘要

1 绪论

1．1 森林土壤碳影响因素及研究方法的研究

1．1．1 森林土壤碳影响因素

1．1．2 森林土壤碳库研究方法

1．1．3 土壤碳储量研究概况

1．2 森林土壤碳输入研究

1．2．1 凋落物量研究概况

1．2．2 凋落物分解研究

1．3 森林土壤碳输出研究

1．3．1 土壤呼吸的测定方法及影响因素

1．3．2 森林土壤呼吸的研究进展

1．4 抚育间伐对森林土壤碳影响的研究

1．4．1 抚育间伐对森林土壤碳汇的研究

1．4．2 抚育间伐对森林土壤碳影响机制研究

1．5 研究的目的和意义

1．6 研究的主要内容

2 研究地区概况与研究方法

2．1 研究地区概况

2．1．1 研究地区自然概况

2．1．2 研究样地概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地设置

2．2．2 土壤碳的测定

2．2．3 凋落物现存量测定

2．2．4 凋落物分解速率测定

2．2．5 土壤呼吸测定

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 不同间伐处理对过伐林土壤碳的影响

3．1．1 过伐林土壤碳浓度

3．1．2 过伐林土壤碳储量

3．1．3 过伐林土壤各形态活性有机碳含量

3．1．4 土壤活性有机碳含量占土壤含碳量的比例

3．1．5 过伐林土壤碳库活度

3．1．6 讨论

3．2 不同间伐处理凋落物现存碳密度

3．2．1 过伐林凋落物现存量

3．2．2 过伐林凋落物碳密度

3．2．3 凋落物碳密度与现存量和碳浓度的相关性

3．2．4 讨论

3．3 不同间伐处理叶凋落物分解及碳释放

3．3．1 过伐林叶凋落物分解速率

3．3．2 凋落物分解过程中的碳归还

3．3．3 讨论

3．4 不同间伐处理过伐林土壤呼吸

3．4．1 土壤呼吸速率的季节变化

3．4．2 土壤呼吸速率与环境因子的回归分析

3．4．3 讨论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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